ISO 13374: Praćenje stanja i dijagnostika strojeva – Obrada podataka, komunikacija i prikaz

Sažetak

ISO 13374 je vrlo utjecajan standard u svijetu industrijskog IoT-a i softvera za praćenje stanja. Bavi se izazovom interoperabilnosti između različitih sustava za praćenje, senzora i softverskih platformi. Umjesto definiranja tehnika mjerenja, specificira standardiziranu, otvorenu arhitekturu za način na koji se podaci praćenja stanja trebaju obrađivati, pohranjivati i razmjenjivati. Često se naziva arhitekturom Saveza otvorenih sustava za upravljanje informacijama o strojevima (MIMOSA), na kojoj se temelji. Cilj je stvoriti okruženje "plug-and-play" za tehnologije praćenja stanja.

Sadržaj (Konceptualna struktura)

Standard je podijeljen u nekoliko dijelova i definira slojevitu informacijsku arhitekturu. Jezgra standarda je funkcionalni blok dijagram sa šest ključnih slojeva koji predstavljaju tok podataka u bilo kojem sustavu za praćenje stanja:

1. 1. DA: Blok za prikupljanje podataka:

   Ovo je temeljni sloj koji djeluje kao most između fizičkog stroja i digitalnog sustava nadzora. Primarna funkcija DA bloka je izravno povezivanje sa senzorima - kao što su accelerometers, sonde za blizinu, temperaturne senzore ili pretvornike tlaka - i za prikupljanje sirovih, neobrađenih analognih ili digitalnih signala koje oni proizvode. Ovaj blok je odgovoran za sve hardverske interakcije niske razine, uključujući napajanje senzora (npr. IEPE napajanje za akcelerometre), izvođenje kondicioniranja signala poput pojačanja i filtriranja radi uklanjanja neželjene buke te izvršavanje analogno-digitalne pretvorbe (ADC). Izlaz DA bloka je digitalizirani tok sirovih podataka, obično vremenski valni oblik, koji se zatim prosljeđuje sljedećem sloju u arhitekturi na obradu.

2. 2. DP: Blok za obradu podataka:

   Ovaj blok je računalni mehanizam sustava za praćenje. Prima sirovi, digitalizirani tok podataka (npr. vremenski valni oblik) iz bloka za prikupljanje podataka (DA) i transformira ga u smislenije tipove podataka koji su prikladni za analizu. Osnovna funkcija DP bloka je izvođenje standardiziranih izračuna obrade signala. To prije svega uključuje izvršavanje Brza Fourierova transformacija (FFT) pretvoriti signal vremenske domene u signal frekvencijske domene spektarOstali ključni zadaci obrade definirani unutar ovog bloka uključuju izračunavanje metrika širokopojasnog pristupa kao što su ukupni RMS vrijednosti, izvođenje digitalne integracije za pretvaranje signala ubrzanja u brzinu ili pomak i izvršavanje naprednijih, specijaliziranih procesa poput demodulacija ili analiza omotača za otkrivanje kontrolnih, visokofrekventnih udarnih signala povezanih s kvarovima kotrljajućih ležajeva.

3. 3. DM: Blok za manipulaciju podacima (detekcija stanja):

   Ovaj blok označava kritičan prijelaz od obrade podataka do automatske analize. Uzima obrađene podatke iz DP bloka (kao što su RMS vrijednosti, specifične frekvencijske amplitude ili spektralni pojasevi) i primjenjuje logička pravila za određivanje operativnog stanja stroja. Ovdje dolazi do početnog "otkrivanja" problema. Primarna funkcija DM bloka je provođenje provjere praga. Uspoređuje izmjerene vrijednosti s unaprijed definiranim zadanim vrijednostima alarma, kao što su granice zone definirane u ISO 10816 ili korisnički definirane postotne promjene od osnovne vrijednosti. Na temelju tih usporedbi, DM blok dodjeljuje diskretno „stanje“ podacima, kao što je „Normalno“, „Prihvatljivo“, „Upozorenje“ ili „Opasnost“. Ovaj izlaz više nije samo podatak; to su informacije koje se mogu proslijediti sljedećem sloju radi dijagnoze ili koristiti za pokretanje trenutnih obavijesti.

4. 4. HA: Blok procjene zdravlja:

   Ovaj blok funkcionira kao „mozak“ dijagnostičkog sustava, odgovarajući na pitanje „U čemu je problem?“. Prima informacije o stanju (npr. status „Upozorenje“) od bloka za manipulaciju podacima (DM) i primjenjuje sloj analitičke inteligencije kako bi odredio specifičan uzrok anomalije. Ovdje se izvršava dijagnostička logika, koja može varirati od jednostavnih sustava temeljenih na pravilima do složenih algoritama umjetne inteligencije. Na primjer, ako DM blok označi upozorenje za visoku vibraciju na frekvenciji koja je točno dvostruko veća od brzine okretanja osovine (2X), logika temeljena na pravilima u HA bloku povezala bi ovaj uzorak sa specifičnim kvarom i izdala dijagnozu „Vjerojatno osovina NeusklađenostSlično tome, ako je upozorenje na nesinkronom, visokofrekventnom vrhu s karakterističnim bočnim pojasevima, HA blok bi dijagnosticirao specifičan „Kvar ležajaIzlaz ovog bloka je specifična procjena ispravnosti strojne komponente.

5. 5. PA: Blok prognostičke procjene:

   Ovaj blok predstavlja vrhunac prediktivnog održavanja, s ciljem da odgovori na ključno pitanje: „Koliko dugo još može sigurno raditi?“ Uzima specifičnu dijagnozu kvara iz bloka Procjene stanja (HA) i kombinira je s povijesnim podacima o trendovima kako bi predvidio budući napredak kvara. Ovo je najsloženiji sloj, koji često koristi sofisticirane algoritme, modele strojnog učenja ili modele fizike kvara. Cilj je ekstrapolirati trenutnu stopu degradacije u budućnost kako bi se procijenio preostali korisni vijek trajanja (RUL) komponente. Na primjer, ako HA blok identificira kvar ležaja, PA blok bi analizirao brzinu kojom su se učestalosti kvarova povećavale tijekom posljednjih nekoliko mjeseci kako bi predvidio kada će dosegnuti kritičnu razinu kvara. Izlaz nije samo dijagnoza, već konkretan vremenski okvir za djelovanje.

6. 6. AP: Blok savjetodavne prezentacije:

   Ovo je posljednji i najvažniji sloj iz perspektive korisnika, jer prevodi sve temeljne podatke i analize u praktične informacije. AP blok je odgovoran za prenošenje nalaza nižih slojeva ljudskim operaterima, inženjerima pouzdanosti i planerima održavanja. Njegova je primarna funkcija prikazati prave informacije pravoj osobi u pravom formatu. To može imati mnogo oblika, uključujući intuitivne nadzorne ploče s indikatorima ispravnosti označenim bojama, automatski generirana upozorenja putem e-pošte ili tekstualnih poruka, detaljna dijagnostička izvješća sa spektralnim i valnim dijagramima i, što je najvažnije, specifične i jasne preporuke za održavanje. Učinkovit AP blok ne samo da navodi da ležaj ima kvar; on pruža sveobuhvatno savjetovanje, kao što je: „Otkriven je kvar unutarnjeg prstena na vanjskom ležaju motora. Preostali korisni vijek trajanja procijenjen je na 45 dana. Preporuka: Zakažite zamjenu ležaja pri sljedećem planiranom prekidu rada.“

Ključni koncepti

• Interoperabilnost: To je primarni cilj norme ISO 13374. Definiranjem zajedničkog okvira i modela podataka, tvrtka može koristiti senzore dobavljača A, sustav za prikupljanje podataka dobavljača B i softver za analizu dobavljača C te ih sve povesti zajedno.
• Otvorena arhitektura: Standard potiče korištenje otvorenih, nezaštićenih protokola i formata podataka, sprječavajući vezanost za određenog dobavljača i potičući inovacije u industriji praćenja stanja.
• MIMOZA: Standard se uvelike temelji na radu organizacije MIMOSA. Razumijevanje MIMOSA-inog C-COM-a (Common Conceptual Object Model) ključno je za razumijevanje detaljne implementacije norme ISO 13374.
• Od podataka do odluka: Model sa šest blokova pruža logičan put od sirovih mjerenja senzora (prikupljanje podataka) do praktičnih savjeta za održavanje (savjetodavna prezentacija), tvoreći digitalnu okosnicu modernog programa prediktivnog održavanja.

← Natrag na glavni indeks